文件系统

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已支持的文件系统列表：

文件系统特性比较

关键特性	NVS 库	FAT 文件系统	SPIFFS 文件系统	LittleFS 文件系统
特点	键值对保存，接口安全	操作系统支持，兼容性强	针对嵌入式开发，资源占用低	资源占用低，读、写、擦除速度快
应用场景	参数保存	音视频、文件保存	音视频、文件保存	文件保存
存储介质	SPI NOR Flash	SPI NOR Flash、SD/MMC 卡、USB 闪存盘	SPI NOR Flash	SPI NOR Flash、SD/MMC 卡
容量	KB-MB	GB	≤ 128 MB	< 128 MB
目录支持	❌	✅	❌	✅
磨损均衡	✅	可选	✅	✅
读写效率	高	中	中	高
资源占用	低	中	低	极低
掉电保护	✅	❌	❌	✅
加密	✅	✅	❌	✅

备注

• ✅：支持该特性

• ❌：不支持该特性

• 读写效率和资源占用为相对比较，实际性能取决于具体配置和使用场景。

NVS 库

非易失性存储 (NVS) 库主要用于读写在 Flash NVS 分区中存储的数据。NVS 中的数据以键值对的方式保存，其中键是 ASCII 字符串，值可以是整数、字符串、二进制数据（BLOB）类型。

主要特性：

• 键值对存储：支持整数、字符串、BLOB 等多种数据类型

• 断电保护：原子更新，确保数据一致性

• 加密支持：支持 AES-XTS 加密

• 磨损均衡：内置磨损均衡机制

使用限制：

• 适用场景：仅适合配置数据，不适合频繁写入或大数据

• 分区大小：推荐不超过 128 KB

• 空间要求：需要足够空间同时存储新旧数据

如需存储较大的 BLOB 或者字符串，请考虑使用基于磨损均衡库的 FAT 文件系统。

参考文档：

• 非易失性存储库。

• 批量生产时，可以使用 NVS 分区生成工具。

示例程序：

• 写入单个整数值：storage/nvs_rw_value。

• 写入二进制大对象：storage/nvs_rw_blob。

FAT 文件系统

ESP-IDF 使用 FatFs 库实现了对 FAT 文件系统的支持，FatFs 是独立于平台和存储介质的文件系统层，通过统一接口实现对物理设备（如 Flash、SD 卡、USB 闪存盘）的访问。用户可以直接调用 FatFs 的接口操作，也可以借助 C 标准库和 Posix API 通过 VFS（虚拟文件系统）使用 FatFs 库的大多数功能。

主要特性：

• 广泛兼容性：与 PC 和其他平台兼容，支持标准 FAT 格式

• 多存储介质：支持 SPI Flash，SD/MMC 卡 和 USB 闪存盘等多种存储介质

• 目录支持：支持多级目录结构，适合存储大量文件

• 加密支持：支持分区加密 （Flash Encryption）

使用限制：

• 断电恢复：断电恢复能力相对较弱

• 分区大小：启用磨损均衡时最小需要 8 个扇区

参考文档：

• FatFs 与 VFS 配合使用。

• 生成和解析 FATFS 镜像工具。

示例程序：

• storage/sd_card：访问使用 FAT 文件系统的 SD 卡。

• storage/ext_flash_fatfs：访问使用 FAT 文件系统的外部 Flash 芯片。

• peripherals/usb/host/msc：访问使用 FAT 文件系统的 USB 闪存盘（需要 ESP32-S2/ESP32-S3）。

SPIFFS 文件系统

SPIFFS 是一个专用于 SPI NOR Flash 的嵌入式文件系统，原生支持磨损均衡、文件系统一致性检查等功能。用户可以直接调用 SPIFFS 提供的 Posix 样式接口，也可以通过 VFS 操作 SPIFFS 的大多数功能。

主要特性：

• 嵌入式优化：专为 NOR Flash 设计，RAM 占用较少

• 静态磨损均衡：内置磨损均衡算法

• 断电恢复：一定程度的断电后修复功能

使用限制：

• 无目录支持：只支持扁平文件结构

• 容量限制：最大支持 128 MB Flash

• 性能下降：使用率超过 70% 时性能明显下降

• 开发停止：已停止维护

参考文档：

• SPIFFS 文件系统。

• 生成 SPIFFS 镜像的工具。

示例程序：

• storage/spiffs：SPIFFS 使用示例。

• storage/spiffsgen：演示如何使用 SPIFFS 镜像生成工具在构建过程中自动从主机文件夹创建 SPIFFS 镜像。

LittleFS 文件系统

LittleFS 是一个专为微控制器和嵌入式设备设计的基于块的文件系统，原生支持磨损均衡、文件系统一致性检查、断电保护等功能。

主要特性：

• 优异断电恢复：故障安全特性，断电保护能力强

• 动态磨损均衡：自适应磨损均衡算法

• 极低 RAM 占用：固定且极低的 RAM 使用量

• 多存储介质：支持 SPI Flash 和 SD/MMC 卡

• 完整目录支持：支持目录和子目录结构

使用限制：

• 平台兼容性：与其他平台兼容性不如 FAT（主要用于嵌入式）

• 容量建议：建议小于 128 MB 以获得最佳性能

• 第三方维护：需通过 ESP 组件注册表获取

• 文档资源：相比 FAT 文件系统文档资源较少

LittleFS 目前推荐用于一般类型的应用场景，特别是对断电保护要求较高的应用。

参考文档：

• LittleFS 文件系统组件仓库 。

• LittleFS 文件系统组件使用说明 。

示例程序：

• storage/littlefs：LittleFS 使用示例。

虚拟文件系统 (VFS)

ESP-IDF 虚拟文件系统 (VFS) 组件可以为不同文件系统 (FAT，SPIFFS) 提供统一的接口，也可以为设备驱动程序提供类似文件读写的操作接口。

参考文档：

• 虚拟文件系统组件。

存储安全

在选择和使用文件系统时，请注意以下安全相关事项：

• 数据加密：NVS 和 FAT 文件系统支持数据加密，LittleFS 也支持加密功能，SPIFFS 目前不支持加密。

• 掉电保护：NVS 和 LittleFS 具有较好的掉电保护机制，FAT 和 SPIFFS 在掉电时可能存在数据损坏风险。

• 完整性检查：建议定期进行文件系统完整性检查，特别是在生产环境中。

参考文档：

• 存储安全。

文件系统设计建议

• 请参考：文件系统设计建议。

常见问题 (FAQ)

• 请参考：ESP-FAQ 存储部分

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